热学-2023届高考物理一轮复习揭秘高考原题

(11)热学—一2023届高考物理一轮复习揭秘高考原题【新高考】

1.【2022年湖南卷】[物理一一选修3-3]

(1)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环

形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环

形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动

速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡

板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从8端流出。下列说法正确的是。

AH端为冷端，B端为热端

B.A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于8端流出的

C.A端流出的气体内能一定大于8端流出的

D.该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律

E.该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律

(2)如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积匕=9.9L的导热汽缸下接一圆管，

用质量叫=90g、横截面积S=10cm?的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。

活塞下端用轻质细绳悬挂一质量〃4=10g的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸

入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为瓦己知

A、3间距离"=10cm,外界大气压强玲=101x1()5Pa,重力加速度取10mzs,，环境温度保持不

变。求

(i)活塞处于A位置时，汽缸中的气体压强

(ii)活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力尸的大小。

2.【2022年山东卷】如图所示，内壁光滑的绝热气缸内用绝热活塞封闭一定质量的理想气体,

初始时气缸开口向上放置，活塞处于静止状态，将气缸缓慢转动90°过程中，缸内气体()

A.内能增加，外界对气体做正功

B.内能减小，所有分子热运动速率都减小

C.温度降低，速率大的分子数占总分子数比例减少

D.温度升高，速率大的分子数占总分子数比例增加

3.【2022年山东卷】某些鱼类通过调节体内鱼稣的体积实现浮沉。如图所示，鱼膘结构可简化

为通过阀门相连的48两个密闭气室，A室壁厚，可认为体积恒定，8室壁簿，体积可变；两室

内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为M的鱼静止在水面下”处。8室内气体体积

为K质量为〃?；设8室内气体压强与鱼体外压强相等、鱼体积的变化与8室气体体积的变化相

等，鱼的质量不变，鱼鳗内气体温度不变。水的密度为。，重力加速度为g,大气压强为入。求:

阀门

（1）鱼通过增加B室体积获得大小为a的加速度需从A室充入B室的气体质量；

（2）鱼静止于水面下K处时，8室内气体质量加2。

4.【2022年广东卷】[选修3-3]

（1）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程（选填

“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量__________

（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。

（2）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜水员在水面上将80mL水装入容积为

380mL的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后带入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶

内水的体积为230mL。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。大气压强％取

1.0x105Pa,重力加速度g取力m/s2,水的密度p取l.OxlO'kg/m'求水底的压强p和水的深

度鼠

5.【2022年河北卷】【选修3-3】

（1）如图，绝热密闭容器中装有一定质量的某种理想气体和一个充有同种气体的气球。容器内温

度处处相同。气球内部压强大于外部压强。气球慢慢漏气后，容器中气球外部气体的压强将

_:_____（填“增大I”“减小”或“不变”）；温度将_______（填“升高”“降低”或“不变。

（2）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某

种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良

好。设汽缸内、外压强均为大气压强P。。活塞面积为S,隔板两侧气体体积均为S&,各接触面

光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为

原来呜，设整个过程温度保持不变，求：

（i）此时上、下部分气体的压强；

（ii）"H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g）。

（二）考情分析

气体实验定律的应用主要考查理想气体的三个实验定律和理想气体的状态方程。高考

命题有时选气体为研究对象，考查考生对三个实验定律和理想气体状态方程的理解；

有时选活塞、汽缸等物体为研究对象，兼顾考查考生对受力分析的应用。

热力学定律与气体实验定律的综合主要考查热力学的基本规律，需要掌握热力学第一

定律的内容、公式及公式中各符号的意义；要熟记热力学第二定律的两种表述；把握

气体实验定律及理想气体的状态方程。对于这部分内容，应重点复习气体实验定律的

图像以及理想气体的状态方程，关注生活热点，强化将生活实际情境提炼为相应模型

的能力。

（二）考情分析

6.【选修3-3】

（1）某实验小组的同学做“用单分子油膜法测定分子的直径”的实验，对该实验的理解下列说法

正确的是。

A.计算1滴油酸酒精溶液的体积时，将1mL溶液的滴数N误计成了（N+1）,油酸分子直径的测量

值偏大

B.将不完整的方格全部当成完整方格处理，油酸分子直径的测量值偏大

C.如果油膜没有完全散开，油酸分子直径的测量值偏大

D.为了减小实验误差，油酸酒精溶液的浓度应大一些

(2)如图所示为农村打水装置的原理结构图，打水时先将活塞推到阀门处且阀门关闭，在活塞上

方加水，活塞上移时阀门自动开启，阀门与地下水之间的空气将扩散到阀门与活塞之间，活塞再

下移时阀门关闭，空气就从活塞与大金属管壁之间逸出，反复操作，地下水就能被抽上来。若刚

开始活塞位于阀门处时小金属管中的气体压强为外界大气压强，为=1.0x105pa,再将水倒入活

塞上方，当活塞第一次提起高度0=0.2m时小金属管中上升的水柱长度4=2m。已知活塞的横

截面积£=0.00450?,小金属管的内横截面积$2=00002nJ,地下水位线处的压强恒为p。，水

的密度『fxIO,kg/m，取g=10m/s2,抽水过程小金属管中空气的温度视为不变。求：

(i)地下水位线与阀门间的高度差H；

(ii)活塞第二次从阀门处提起高度为=^m时小金属管中剩余的空气柱长度。

大金属管

出水口一二

活塞一二

阀门一上

小金属管

上水位线

三-三-三-三-三地下水

7.【选修3-3】

(1)关于分子动理论、固体和液体的特性，下列说法正确的是o

A.分子永不停息地做无规则运动，当温度升高时，分子运动速率都将增大

B.当分子间距大于分时，分子之间只存在引力，小于“时，只存在斥力

C.晶体熔化过程中吸收热量，内能增加，分子平均动能不变，分子势能增加

D.在毛细现象中，管内的液面向上呈凸面，属于浸润现象

(2)水银式血压计基本结构图如图所示，其主要部件有臂带、加压气囊、水银柱及听诊器，加压

气囊可以向体积为V的臂带充入压强为大气压强外的空气，进而改变其内部气体压强，水银压

强计可以测定大血管对臂带的压强(即肱动脉对周围组织的侧压)。当臂带中的气压高于收缩压

(高压)，或低于舒张压(低压)，听诊器都听不到血液与血管摩擦产生的声音。测量血压时.，

我们先对臂带充气，然后放气，在放气过程中，听诊器中第一次和最后一次听到心脏规律跳动时

血液在血管中流动产生的声音时的压强计的示数，即为所测的收缩压和舒张压。已知初始时臂带

内气体体积为匕压强为玲。若某次测量，血压为120cmHg/80cmHg。假设充气、放气过程，臂

带内气体温度保持不变，%=76cmHg。

加压气囊

细饯

I*臂带

(i)该次测量中若要测出收缩压，求至少需向臂带中充入气体的体积；

(ii)求听诊器中第一次和最后一次听到血液流动产生的声音过程中，臂带放出气体质量与臂带剩

余气体质量之比。

8.利用如图所示的装置可测量不规则物体的体积。将不规则物体放入体积为％的容器8中，将容

器B通过细管(容积可忽略)与体积为2%的容器A相连接，开始时两容器内的气体压强均为大

气压强关闭阀门K,利用充气泵从容器A的充气口对容器A充气，直至容器A中的气体压强

为300,然后关闭充气口，打开阀门K,足够长时间后发现两容器内的气体压强均为2.8为，不考

虑气体温度变化，气体可视为理想气体，求：

U充气口

LO

(1)通过充气口充入容器A中的气体在大气压强下的体积；

(2)不规则物体的体积。

9.【物理一选修3-3】

(1)唐代诗人齐己在诗句中写道“霏微晓露成珠颗，宛转田田未有风。”露珠呈球形是由于表面

张力的原因，在露珠表面的两分子间的作用力表现为(选填“引力”或“斥力”)；如

果两水分子之间的距离为“时，两分子间的作用力为零，欲形成如图所示的露珠，则表面层分子

间的距离应________(选填“大于”“等于”或“小于”)rn；在两分子间的距离从大于“开始

逐渐减小，直到小于"的过程中，两分子之间的势能(选填“逐渐增大”“逐渐减小”

“先减小后增大”或“先增大后减小”)。

(2)如图1所示，导热性能良好的气缸中用一定质量且横截面积为5、厚度不计的活塞封闭一定

质量的理想气体，将气缸水平放置，当活塞稳定时，活塞到气缸底部的距离为气缸长度的2;，已

知环境温度为T，外界大气压强恒为外,重力加速度为g,活塞的质量加=哈，忽略一切摩擦,

整个过程中无气体逸出。

(i)如果将气缸开口向上放置，如图2所示，求平衡时活塞到气缸底部的距离与气缸长度的比值;

(ii)在图2所示情况下活塞平衡时，缓慢将环境的温度升高到2T,欲使活塞最终平衡在气缸口,

需在活塞上放置一定质量的祛码，求祛码质量与活塞质量的比值。

图1图2

答案以及解析

1.答案：(1)ABE

(2)(i)PI=10'Pa；(ii)F=1N

解析：(1)本题考查温度与分子平均速率的关系、气体的内能、热力学第二定律。由于从A端流

出的气体分子的热运动速率较小，从8端流出的气体分子的热运动速率较大，所以A端为冷端，

8端为热端，因此4端流出的气体分子热运动的平均速率小于8端流出的气体分子的平均速率，

A、B项正确；由于不知道从A端流出的气体分子数与从8端流出的气体分子数的大小关系，故

无法确定A端流出的气体内能与从B端流出的气体内能的大小关系，C项错误；该装置气体进出

的过程通过外力做功实现冷热气体的分离，满足能量守恒定律和热力学第二定律，D项错误，E

项正确。

(2)(i)将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有pnS=P|S+(町+,%)g

代入数据解得p.=105Pa

(ii)当活塞在B位置时，汽缸内压强为P2,则有PM=P2(%+S〃)

代入数据解得生=9.9x104Pa

将活塞与金属丝视为一整体，因平衡则有为S=P?S+(町+m2)g+F

联立解得尸=1N

2.答案：C

解析：本题考查热力学第一定律和分子热运动。初始时活塞处于平衡状态，设气缸内、外的压强

分别为“和P。，活塞的面积为S,气缸壁与竖直方向的夹角为心则初始时0=0,根据力的平

衡可知，=p0S+mgcos0,气缸在缓慢转动过程中，。增大，则mgcos。减小，故气缸内气体

缓慢地将活塞往外推，最后气缸水平时，，=90,则〃?gcos6=0,则RS=p°S,即缸内气压等

于大气压。因为活塞和气缸是绝热的，故缸内气体与外界没有发生热传递，而缸内气体将活塞往

外推，气体对外界做功，根据热力学第一定律AU=Q+W可知，气体的内能减小，A项错误；理

想气体的内能只由温度决定，故理想气体的温度降低，分子热运动的平均速率减小，但不是每个

分子的速率都减小，只是速率大的分子数占总分子数比例减少，B、D项错误，C项正确。

pgH.+

(2)"J°m

PgH+Po

解析：本题考查牛顿第二定律和等温气体变化定律。

(1)设开始时鱼的体积为匕,8室气体密度为。气，

对鱼根据平衡条件得Mg=0g匕①

开始时B室气体质量m=p,.y②

B室体积增大后，设增大的体积为AV,对鱼根据牛顿第二定律得「8品+公丹一图=”.③

Mma

联立①②③解得4室充入B室的气体质量=P，平=--④

Vpg

(2)开始时B室内气体体积为匕气体压强为R=Og”+必⑤

鱼静止于水面下吊处时，B室内气体体积也为匕

气体压强为P2=pgH、+Po⑥

设鱼静止于水面下修处时，B室内气体在压强为巧时的体积为匕，根据玻意耳定律得口耳=心丫

⑦

联立⑤⑥⑦解得乂=鬻段丫⑧

此时B室内气体质量叫=?气匕⑨

PgH+Po

4.答案：(1)不是；大于

(2)10m

解析：(1)本题考查热力学第二定律。利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外

环境，这个过程通过空调的压缩机做功，消耗了能量，不是自发过程，由于空调消耗了电能，根

据热力学第二定律，不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，因此空

调排放到室外环境的热量大于从室内吸收的热量。

(2)本题考查玻意耳定律的应用。

瓶内的气体发生等温变化，遵循玻意耳定律，则为%=/"①

其中％=380mL-80mL=300mL②

V=380mL-230mL=150mL@

联立①②③解得p=2.0x10'Pa⑤

由P=Po+Pgh

联立④⑤解得〃=10m⑥

5.答案：(1)增大；升高

(2)见解析

解析：(2)(i)旋转前后，上部分气体发生等温变化，根据玻意耳定律可知为•S4=p「：S4

解得旋转后上部分气体压强为口=2p0

13

旋转前后，下部分气体发生等温变化，下部分气体体积增大为]S4+S4=]S4,则

3

PO^=P2-SL.

2

解得旋转后下部分气体压强为p2=1A)

(ii)对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力竖直向下，上部分气体对活塞的作用力竖

直向上，下部分气体对活塞的作用力竖直向下，大气压力上下部分抵消，根据平衡条件可知

ptS=mg+p2S

解得活塞的质量为“=学

3g

6.答案：(1)C

(2)(i)10m

(ii)6m

解析：(1)计算一滴油酸酒精溶液的体积时，将1mL溶液的滴数N误计成了(N+1),则计算

出的一滴油酸酒精溶液的体积偏小，所含的油酸的体积也偏小，则油酸分子直径的测量值偏小，

A错误；将不完整的方格全部当成完整方格处理，则测得的油酸面积偏大，油酸分子直径的测量

值偏小，B错误；油酸未完全散开，油膜的面积偏小，故分子直径测量值偏大，C正确；为能使

滴在液面上的油酸酒精溶液形成单分子油膜，油酸酒精溶液的浓度应适当小些，D错误。

(2)(i)活塞第一次从阀门处提高高度及时封闭气体的压强为

P\=P「Pgh[

根据玻意耳定律有

0。/«2="[3+("-4)邑]

解得，=10m

(ii)活塞第二次从阀门处提起高度佃时，小金属管中空气柱长设为L,根据玻意耳定律有

“("-九居=区(/弊|+LSJ

P2=P「Pg(H-D

解得L=6m(另一解不符合题意，舍去)

7.答案：(1)C

(2)(i)—V

19

(ii)-

2

解析：(1)根据分子动理论，分子做永不停息的无规则运动，温度越高，分子无规则运动越剧烈,

只能说是平均速率增大了，而不是所有分子的速率都增大，A错误：分子间同时存在着引力和斥

力，在分子间距等于为时，引力和斥力相等，当分子间距大于4时，表现为引力，分子间距小于

4时，表现为斥力，B错误；晶体有固定的熔点和沸点，熔化过程吸收热量，内能增加，分子平

均动能不变，分子势能增加，C正确；在液体与固体接触的附着层内，固体分子与液体分子的作

用力称为附着力，液体分子间的作用力称为内聚力，当附着力小于内聚力时，附着层液体分子分

布比其内部稀疏，液体表面分子力表现为引力，使附着层沿着固体表面收缩，形成向上凸起的液

面，属于不浸润现象，D错误。

(2)(i)臂带中气压值至少需要达到120cmHg,听诊器才能测出收缩压，以臂带中原有气体和

充入气体为研究对象，根据玻意耳定律，有+=

其中。=120cmHg,代入数据，联立解得=H

(ii)听诊器中第一次和最后一次听到血液流动产生的声音，臂带中气体压强由120cmHg变为

80cmHg,以臂带中压强为120cmHg时的气体为研究对象，根据玻意耳定律，有2丫=四丫+为公匕，

解得公^=2丫

设臂带中气体(P=120cmHg)在1个大气压强下的体积为匕，则有〃V=%K，解得匕=方30丫

根据加=夕丫可得臂带放出气体质量与臂带剩余气体质量之比等于体积之比，即

△m__1

tn-NmV2-A%2

8.答案：(1)4%

7

(2)一匕

9°

解析：(1)设充气后容器A中气体在大气压强下的体积为匕则由玻意耳定律可得

3Po-2V0=p0V

通过充气口充入的气体在大气压强下的体积为

V'=V-2V0

解得V'=4%

(2)设未打开阀门前，当容器A